Snelle monitor voor je thuiskantoor: TN, IPS en VA scherm vergeleken

Van een nieuwe monitor mag je verwachten dat bewegende beelden superscherp op het scherm verschijnen. Dan kun je er zowel goed ergonomisch mee werken als een actiegame op spelen. Om dit bereiken hebben fabrikanten zo hun eigen methoden. We vergelijken schermen van het type TN, IPS en VA met elkaar.

De afgelopen tijd zijn er van verschillende fabrikanten gloednieuwe lcd-schermen verschenen die extreem korte schakeltijden zouden hebben. We waren benieuwd naar wat die miraculeuze monitors waar konden maken. Daarom hebben we drie representa­tieve modellen in huis gehaald met zeer snelle TN-, VA- en IPS-panels om ze eens stevig aan de gepixelde tand te voelen.

We waren niet alleen geïnteresseerd in de schakel­snelheid, maar ook in kleurweergave, contrast, backlight en kijkhoekafhankelijkheid. En om het totaalplaatje af te ronden, hebben we ook beeldkwaliteit, ergonomie, functies en energieverbruik in de beoordeling meegenomen.

Een hoge beeldfrequentie is niet alleen interessant voor gamers. Ook als je voornamelijk office-werkzaamheden op de pc uitvoert is het prettig wanneer de muispijl soepel over het scherm vliegt, vensters die je versleept niet door het beeld stotteren en teksten scherp blijven als je er doorheen scrolt.

Daar heb je geen bijzonder krachtige grafische kaart voor nodig. De UHD 520 geïntegreerde graphics van de inmiddels vier jaar oude Intel Core i-6000 serie cpu’s doen dat al prima, en kunnen bijvoorbeeld via een DisplayPort 1.2 op een WQHD-scherm (2560 × 1440 beeldpunten) beelden tonen met 144 Hz.

Als je met dergelijke hoge framerates echter wilt gamen, dan heb je wel een stevige grafische kaart nodig. Bij minder dan een Radeon RX 5700 of een GeForce 2060 Super lukt dat alleen wanneer je het detailniveau van de game lager instelt.

De schermen in deze test variëren nogal in prijs van 375 tot 1000 euro. De goedkoopste monitor is de Sam­sung C27RG54, die een licht gekromd VA-panel (vertical alignment) heeft. Vanaf zo’n 500 euro krijg je de LG 27GL850, die een IPS-display (in-plane switching) met krachtige kleuren heeft. De duurste is de Lenovo ­Legion Y27gq-25, die maar liefst 1000 euro kost – veel geld voor een monitor met TN-display (twisted nematic). Let op, want Lenovo verkoopt voor rond de 650 euro ook een scherm met de naam Legion Y27gq-20, een qua uiterlijk identiek model waar een iets donkerder en trager 165Hz-scherm in zit.

Alle drie de monitoren hebben een 27 inch beeld­diagonaal. Dat past qua kijkafstand nog goed op veel bureau’s. De LG en Lenovo hebben een WQHD-­resolutie (2560 × 1440 pixels), het model van Samsung is full-hd (1920 × 1080). Lenovo en Samsung beloven refreshrates tot 240 hertz, LG gaat tot maximaal 144 hertz. Eigenlijk wilden we ook een nieuw 240 hertz IPS-panel van AUO in de test opnemen, alleen was de op de IFA aangekondigde Acer Nitro XV273X, waar dit panel in zit, op het moment van testen nog niet verkrijgbaar.

Monitors koop je op dit moment met drie verschillende typen panels, die elk hun sterke en zwakke kanten hebben. TN-panels zoals in het scherm van Lenovo hebben over het algemeen een sterk contrast, maar hun beeldweergave is kijkhoekafhankelijk. Kleuren worden van de zijkant bekeken bleker en het contrast verdwijnt. Dat zie je bijvoorbeeld als je helemaal opgaat in een shooter en tijdens het gamen naar de zijkant wegduikt. TN-panels kunnen snel omschakelen van lichte naar donkere beelden, omgekeerd zijn ze iets langzamer.

Het TN-panel (Lenovo Legion Y27gq-25) schakelt met de overdrivemodus Normal in 3,3 milliseconden tijd. Dat gaat gepaard met een grijze uitschieter, die echter niet storend is.

IPS-schermen hebben doorgaans zeer stabiele kijkhoeken, waarbij de kleurverzadiging en -verhoudingen vanaf de zijkant gezien intact blijven. Helaas tref je tegen­woordig veel goedkope laptops aan met IPS-­panels, waarbij dat niet van toepassing is. Bij de meeste IPS-panels zit het contrast tussen 800 en 1000:1, bij schermen met een bijzonder hoog contrast kan het nog hoger zijn. Het schakelen van lichte naar donkere beelden doen IPS-panels in beide richtingen even snel.

Het IPS-panel van LG (LG 27GL850) haalt de helderheids-schakeling met overdrive op Normal gemiddeld in 5,3 milliseconden.

VA-panels hebben over het algemeen bijzonder hoge contrastwaarden van 2000:1 of hoger. Hun kijkhoek is vergelijkbaar met die van IPS-panels, alleen veranderen de kleuren van de RGB-subpixels als je steeds verder vanuit de zijkant kijkt niet even snel. Daardoor krijg je kleurzwemen in mengkleuren, wat met name opvalt bij grijstinten die in principe kleurneutraal zouden moeten zijn. Bij VA-panels verloopt het over­schakelen tegengesteld als bij TN-panels: zonder overdrive schakelen ze juist langzamer van licht naar donker.

Het VA-panel is traag bij alle schakelingen van zwart, en doet dat in het beste geval in 6,3 milliseconden.

Heel algemeen beschouwd kunnen lcd-schermen tegenwoordig minimale schakeltijden van rond de 4 milliseconden halen – alles wat nog korter is, lukt alleen met overdrive. Bij oled-panels is het een heel ander verhaal, die hebben enorm snelle schakeltijden van 0,5 milliseconden en korter. Helaas zijn die organische displays, waarbij de pixels zelf het licht genereren, bijna alleen verkrijgbaar in zeer dure laptops en tele­visies. Wanneer ze ook in monitors gangbaar zullen worden, is nog niet te voorspellen.

Wanneer het beeld verandert, moeten de pixels van het display een nieuwe helderheidswaarde instellen. Daarvoor wordt er een spanning op de pixeltransistors ingesteld die de vloeibare kristallen uitlijnt zodat deze de gewenste helderheid doorlaten en er de nodige hoeveelheid licht van de backlight komt door de rode, groene en blauwe subpixels. Afhankelijk van de hoogte van de spanning, veranderen de kristallen hun uitlijning en daarmee de helderheid van de subpixels. De menging van de RGB-subpixels resulteert in een kleurwaarde voor elk beeldpunt.

Afhankelijk van het type panel verloopt het wijzigen van de richting naar helder of donker juist sneller of langzamer. Als er geen spanning staat, zijn TN-­panels bijvoorbeeld normaliter wit: wanneer de spanning op het vloeibare kristal stijgt, draaien ze zich steeds verder voor het backlight. Dat gaat over het algemeen sneller dan in de andere richting: de spanning daalt, het kristal ontspant en draait weer terug naar de uitgangspositie. De pixels laten dan meer achtergrondlicht door naar de oppervlakte van het display.

IPS- en VA-panels zijn in de uitgangspositie ‘normally black’, oftewel zonder spanning laten ze geen licht door. Wanneer er actieve spanning op wordt gezet openen de vloeibare kristallen als het ware de pixels en laten ze licht door, bij de passieve ontspanning wordt het beeld weer donker.

Om ervoor te zorgen dat een panel de beloofde 144 of 240 hertz haalt, moet het wisselen van het beeld binnen een bepaalde tijd lukken. Indien de kristallen te traag reageren, halen de pixels niet de gewenste helderheid binnen een frame. Dan zijn de pixels bijvoorbeeld net van donkere naar lichte beelden aan het wisselen en wordt de pixel eerst grijs, en in de volgende frame of de frame daarop pas wit. Op het scherm uit zich dat als onscherpe bewegingen – een object dat zich over het beeld verplaatst heeft een nabeeld en ziet er wazig uit.

Om dergelijke onscherpte te verhinderen, worden lcd-schermen ondersteund via overdrive. Daarbij wordt er een iets hogere of lagere spanning op de pixeltransistors gezet dan nodig zou zijn om de doelhelderheid te bereiken. De vloeibare kristallen krijgen als het ware een extra zetje en richten zich daarmee sneller uit. Als dit zetje echter te heftig is, schiet het aan zijn doel voorbij. De pixels zijn dan kortstondig lichter of donkerder dan nodig, waarna het juist weer langer duurt om de correcte helderheid te bereiken. Bij dereglijke pieken krijgen dan de randen van bewegende objecten lichte of donkere dubbele contouren.

Bij een overdreven overdrive-instelling zijn extra contouren zichtbaar langs de randen van bewegende objecten.

Bij onze metingen schoot een overdreven ‘opgevoerd’ panel ook bij het schakelen naar wit zijn doel voorbij. Dat lijkt wellicht onmogelijk, want witter dan wit kan eigenlijk alleen bij wasmiddelreclames. Blijkbaar stellen de fabrikanten een bepaalde reserve in, om ook de wissel van donker naar licht te kunnen versnellen. Omgekeerd, dus zwarter dan zwart, hebben we tot nu toe niet gezien. Dat is ook goed, want dat zou betekenen dat de kristallen zonder overdrive niet volledig worden uitgericht en het beeld niet zo donker zou worden als het feitelijk kan en daarmee het contrast zwakker zou zijn dan mogelijk.

In onderstaande tabel vind je meer testresultaten en technische gegevens van de geteste monitoren. Klik op de tabel om de volledige versie (als pdf) te bekijken.

Veel monitors werken bij games al geruime tijd niet met een vaste, maar een dynamische refreshrate (VRR, Variable Refresh Rate). Daarmee wil men het probleem vermijden dat ontstaat door variërende refreshrates die niet passen bij de beeldfrequenties van de monitor. Indien de grafische kaart minder beelden levert, hapert de opbouw van het beeld. Als de kaart echter beelden te snel levert, wordt bovenin het scherm een ander deelframe getoond dan onderin. Dan is er sprake van tearing.

Als de grafische kaart sneller frames levert dan het display kan weergeven, dan ‘scheurt’ het beeld (zogeheten ‘tearing’).

Dat kun je tot bepaalde hoogte verhelpen met VSync, dat de framerate van de game koppelt aan de refreshrate van de monitor. Uiteindelijk is dat echter een compromis, want het helpt alleen tegen het ­tearen. Bovendien haal je zo niet alles uit een krachtige grafische kaart die veel in huis heeft, maar gedwongen wordt zich te beperken tot 60 of 75 hertz.

Met VRR biedt de grafische kaart een dynamische framerate aan de monitor aan. Bij hoge grafische frequenties schrijft de monitor de beeldlijnen sneller van boven naar beneden op het display, bij lage frequenties neemt hij daar meer tijd voor. Dat gebeurt allemaal binnen een variabel krap frequentiebereik dat afhankelijk van het model begint bij 1, 30 of 48 Hz en bij gaming-­schermen tot aan de maximale refresh­rate reikt. Tot voor kort was de VRR-wereld strikt in twee kampen verdeeld: de FreeSync-standaard van AMD en G-Sync van Nvidia. Bij het kopen van een monitor moest je voor een van de twee technieken – en dus ­fabrikanten – kiezen.

FreeSync is onder de naam adaptive sync 2014 onderdeel geworden van de DisplayPort-specificatie 1.2a. In tegenstelling tot G-Sync zijn er voor FreeSync geen dure extra modules nodig, waardoor monitor­fabrikanten FreeSync zonder veel gedoe en zonder ­Nvidia’s prijzige certificering van G-Sync als functie kunnen toevoegen. Het aanbod aan monitors dat FreeSync ondersteunt is daarom ook behoorlijk groot. Sinds driver­versie 417.71 voor GeForce kaarten is verschenen, ondersteunen deze ook adaptive sync-­monitors met VRR. Enkele schermen, waaronder de LG 27GL850, zijn op de compatibiliteitslijst van Nvidia verschenen. Deze schermen worden automatisch als G-Sync-compatibel herkend en met variabele frequenties aangestuurd. Bij de meeste FreeSync-schermen moet je de VRR-aansturing handmatig inschakelen in de driver van de grafische kaart en in het menu van de monitor activeren.

LG en Lenovo claimen schakeltijden van 1 en 0,5 milli­seconde. Als je dat narekent, kom je erachter dat dit overdreven is: voor de maximale refreshrate van 144 Hz van de LG zijn 6 milliseconden voldoende, voor de 240 Hz van de Lenovo zijn ongeveer 4 milliseconden genoeg – precies wat Samsung voor zijn X27RG54 in de specificaties noemt.

De IPS-monitor van LG schakelt ook zonder overdrive snel genoeg voor 144 Hz. Het schakelen van grijs naar grijs duurt rond 8 milliseconden, andere helderheidsschakelingen gaan sneller. Gemiddeld komt het scherm bij onze tests uit op 6 milliseconden (gray-to-gray). Met de laagste overdrivemodus ‘Normal’ komt de monitor op gemiddeld 5,3 milliseconden uit, met incidentele afwijkingen bij grijsschakelingen. Zo moet een precies ingestelde overdrive eruitzien!

Als je de overdrivemodus ‘Fast’ inschakelt, daalt de gemiddelde reactietijd naar 4,2 milliseconden, waarbij geen wisseling langer dan 5,4 milliseconden duurt. In die modus kregen we wel incidentele uitschieters of vertragingen. LG’s overdrivemodus ‘Faster’ is daaren­tegen een modus die testers in verwarring kan brengen. In theorie haal je daarmee een helderheidswissel binnen 0,4 milliseconden, maar deze is ook echt alleen theoretisch. De pixelhelderheid schiet zijn doel in ­extreme mate voorbij en heeft daarna enkele milli­seconden nodig om zijn doelhelderheid te bereiken. De dubbele contouren die de extreme uitschieters veroorzaken zijn niet om aan te zien. De modus is in de praktijk onbruikbaar.

Het TN-panel van AU Optronics dat in de Lenovo zit, haalt zonder extra versnelling een heel behoorlijke 5,7 milliseconden (gray-to-gray). Dat is genoeg voor een refreshrate van rond de 170 Hz. Pas met de overdrivemodus ‘Normal’ komt de monitor van Lenovo met minimale uitschieters op 3,3 milliseconden terecht, wat genoeg is voor 240 Hz. Als je nog een tikje sneller gaan naar ‘Extreme’, haalt het scherm in de doelhelderheid zo nu en dan wel maar 0,5 milliseconden, maar dat gaat gepaard met de nodige uitschieters en lelijke dubbele contouren in bewegende beelden. Beter van niet, dus.

Het VA-panel van Samsung haalt de eigen drempel van 4 milliseconden ook in de hoogste overdrive­modus niet: bij onze tests haalden we een gemiddelde schakelwaarde van 6,3 milliseconden. Dat de grey-to-grey-schakelingen zo sloom zijn, komt door de trage schakelwaarden van zwart. Het omschakelen van zwart naar grijs duurde maar liefst 18 milliseconden, zwart naar donkergrijs duurde bij onze test zelfs 23 milliseconden. Dat laatste is niet eens genoeg voor een volledige beeldrefresh binnen 17 milliseconden. Zolang doet een frame erover op 60 Hz.

Eigenlijk zou het VA-scherm juist bij het schakelen van zwart beduidend sneller moeten kunnen presteren – Samsung heeft daar een steek laten vallen en mogelijk een te sterke pre-tilt ingesteld, waarbij de vloeibare kristallen in hun rusttoestand (normally black) ongunstig gefixeerd zijn.

Uitschieters en meetmethoden

oor het bepalen van de schakeltijden hebben we met een conoscoop de tijd gemeten van een helderheidsschakeling tussen grijs­trappen. We hebben dit met drie grijswaarden gedaan (lichtgrijs, grijs, donkergrijs) en met wit en met zwart. De gemeten schakelduur start wanneer de helderheid ten opzichte van de uitgangswaarde 10 procent is gestegen en eindigt wanneer 90 procent van de doelhelderheid is bereikt (punten A en B in de diagrammen). Zonder overdrive zijn veel panels te traag, sommige halen de wissel één kant op niet eens binnen de duur van een frame (links). In het ideale geval verloopt het omschakelen binnen korte tijd en ook evenredig snel van licht naar donker als van donker naar licht (midden).

Indien de overdrive teveel spanning op de pixeltransistors zet, dan treden er uitschieters op, zoals in de afbeelding rechts: de pixel schiet te hoog of laag aan zijn doelhelderheid voorbij. Op papier kan de fabrikant dan wel superkorte schakeltijden noemen omdat het panel de 90 procent-grens snel bereikt, maar de doelhelderheid bereiken en vasthouden duurt langer – die meting wordt gedaan bij 110% (punt C). Uitschieters naar boven toe veroorzaken bij bewegende beelden lichte dubbelcontouren, uitschieters naar onderen veroorzaken donkere.

Schermen zijn tegenwoordig zuiniger dan ooit. Geen van de 27-inch-schermen verbruikt op volle helderheid meer dan 54 watt en bij een ergonomische instelling van 120 cd/m2 is dat een heel stuk minder (zie de tabel). Met een hoge refreshrate steeg het energie­verbruik nauwelijks. Bij het apparaat van Lenovo hebben we bijvoorbeeld met een schermhelderheid van 120 cd/m2 op 60 Hz zo’n 35 watt gemeten, op 144 Hz was het rond 38 watt en op 240 Hz zo’n 42 watt.

Dat is echter maar de halve waarheid, want met de stijgende refreshrates steeg ook het energieverbruik van het testsysteem. De pc met een Radeon RX 570 verbruikte op 60 Hz rond de 27 watt wanneer hij een idle desktop toonde. Op 144 Hz was het zo’n 28 watt, op 240 Hz zat hij op 38 watt.

Om onduidelijke redenen kwam de pc met het scherm van LG op 144 Hz op 49 watt uit, omdat het grafische geheugen van de Radeon de kloksnelheid verhoogde. In plaats van de gebruikelijke 300 MHz gooide hij er de volle 1750 MHz tegenaan – met een idle Windows-desktop. Een nieuwere Radeon RX 5700 deed bij het scherm van Lenovo niets raars: het verbruik steeg maar met 2 watt. Dat was bij de monitor van LG tot ­120 Hz ook het geval, maar op 144 Hz schoot het verbruik opeens wel omhoog met 30 watt.

Met een Nvidia GeForce GTX 1660 was dat effect veel minder sterk: daar steeg het energieverbruik ten opzichte van 60 Hz nooit met meer dan 2 of drie watt. De Intel UHD 630 geïntegreerde graphics waren nog het minste onder de indruk, maar op een WQHD-resolutie kunnen die maximaal 144 Hz aan. Met een full-hd-resolutie zoals bij de Samsung is ook 240 hertz mogelijk.

Op momenten dat de pc in de slaapstand was en geen beeldsignaal leverde, toonde het meetapparaat dat de schermen van LG en Samsung 0,3 watt verbruikten. De Lenovo kon geen rust vinden. Niet alleen bleef zijn ventilator draaien, ook het energieverbruik bleef 20 minuten lang 26 watt verbruiken, totdat ook dat scherm op stand-by ging en met 0,3 watt tevreden was. Die vertraging trad ook op wanneer we het scherm met de powerknop uitschakelden.

Geen van de gamingschermen in deze test behaalde de beloofde schakeltijden, ook niet met allerlei slimme overdrivemechanismen. LG en Lenovo krijgen het wel voor elkaar om de beeldinhoud binnen de maximale framerate-frequentie van 144 Hz respectievelijk 240 Hz volledig te verversen zonder dat er bij bewegende beeld­inhoud dubbele contouren optreden. De Samsung-­monitor haalde echter duidelijk niet de eigen doelen: de gemiddelde schakel­tijden zitten ver boven de 4 milli­seconden en zelfs met de hoogste overdrive-­instelling zijn ze te traag voor 240 Hz.

De beeldkwaliteit van alle drie de monitoren zit op een prettig hoog niveau. Het scherm van Samsung is gezien zijn beperkte resolutie en mogelijkheden hooguit een betaalbaar desktopapparaat, met ook wat minpuntjes qua ergonomie.

Als je kunt leven met de continu draaiende ventilator, de ­kijkhoekafhankelijke weergave en de hoge prijs, dan haal je met de Lenovo Legion een werkelijk snelle gaming-­monitor in huis.
Het scherm van LG is geschikt om te gebruiken als office-apparaat of als gamemonitor. Het scherm ondersteunt HDR10, toont verzadigde kleuren en scoort net als de Samsung met zijn volledige VRR-flexibiliteit – beide schermen ondersteunen zowel G-Sync als FreeSync. Het is wel spijtig dat LG de framerate moest begrenzen op 144 Hz.

(Benjamin Kraft, Ulrike Kuhlmann en Daniel Dupré, c’t magazine)